基于沙地猫群优化–最小二乘支持向量机的动态NOx排放预测

针对火电机组频繁调峰导致机组燃烧状态不稳,进而导致锅炉出口NOx浓度波动范围大的问题,提出一种基于沙地猫群优化(sand cat sarm optimization,SCSO)的最小二乘支持向量机(leastsquaressupportvectormachine,LSSVM) NOx动态预测模型。首先利用k近邻互信息计算时间延迟的同时筛选辅助变量。然后,基于SCSO算法进行输入变量阶次的选择。使用包含辅助变量时间延迟和阶次的信息作为模型的输入,SCSO算法优化最小二乘支持向量机参数,建立动态NOx排放最小二乘支持向量机预测模型(SCSO-LSSVM动态软测量模型)。最后将模型与未加入迟延的LSSVM模型,加入迟延的LSSVM模型和粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化最小二乘支持向量机参数的动态软测量模型进行对比验证。结果表明,相较于其他模型,该文建立SCSO-LSSVM动态软测量模型均方根误差、平均绝对误差、平均绝对误差最小,预测精度最高,而且在NOx浓度剧烈波动时也能够较好地预测NOx浓度,具有很好的动态特性。

基于最小二乘孪生支持向量机的不确定数据学习算法

孪生支持向量机通过计算2个二次规划问题,得到2个不平行的超平面,用于解决二分类问题。然而在实际的应用中,数据通常包含不确定信息,这将会对构建模型带来困难。对此,提出了一种用于求解带有不确定数据的最小二乘孪生支持向量机模型。首先,对于每个实例,该方法都分配一个噪声向量来构建噪声信息。其次,将噪声向量结合到最小二乘孪生支持向量机,并在训练阶段得到优化。最后,采用一个2步循环迭代的启发式框架求解得到分类器和更新噪声向量。实验表明,跟其他对比方法比较,本方法采用噪声向量对不确定信息进行建模,并将孪生支持向量机的二次规划问题转化为线性方程,具有更好的分类精度和更高的训练效率。

基于改进最小二乘支持向量机组合模型的深基坑沉降变形预测

为了提高深基坑沉降变形预测精度,及时为深基坑支护施工提供指导,提出一种改进最小二乘支持向量机组合模型;通过引入自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解原始深基坑沉降变形数据,并结合粒子群优化算法和遗传算法对最小二乘支持向量机进行参数寻优,对分解的数据分别训练、预测后再叠加,得到最终预测结果;应用所提出模型对济南市某深基坑的累积沉降量进行预测,同时与其他模型对比,验证所提出模型的实用性和优越性。结果表明:所提出模型预测深基坑累积沉降量的平均相对误差为0.035%,均方误差为0.0809 mm^(2),均方根误差为0.2838 mm,所提出模型的准确性远优于其他模型的;自适应噪声完备集合经验模态分解方法的引入更有利于在深基坑沉降变形预测方面发挥最小二乘支持向量机的优势。

一种稳健最小二乘支持向量机GNSS-IR土壤湿度反演方法

全球卫星导航系统干涉测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)是一种新型的遥感技术,可利用多径信噪比序列的延迟相位值反演土壤湿度值,其延迟相位求解通常使用信赖域算法,该算法一定程度依赖初值设定。文章先使用遗传算法求解出延迟相位粗略值,再将该数值作为信赖域的初值用于迭代计算,提升了部分卫星延迟相位的求解精度及稳定性。此外,针对多径信噪比序列易受环境因素影响引入粗差,进而影响模型反演精度,文章采用稳健最小二乘支持向量机作为反演模型,同时又考虑到多星融合的时空尺度优势,将该模型分别做了单星反演至五星融合反演,并与最小二乘支持向量机模型做对比。分析结果表明,当三星融合时该模型提升精度最为明显,MAE最高可降低15.6%,RMSE最高可降低12.0%。

基于最小二乘支持向量机的电网企业供应链碳排放预测方法研究

电网企业供应链碳排放的预测对推动产业链供应链绿色转型具有重要意义,为此提出基于最小二乘支持向量机的电网企业供应链碳排放预测方法。首先,利用4E平衡模型获取电网企业供应链碳排放数据;其次,利用PLS-VIP算法对碳排放数据实施数据筛选,得到有效的碳排放数据变量;最后,引入最小二乘支持向量机,构建碳排放预测模型,并且采用量子粒子群优化算法对其展开优化,实现电网企业供应链碳排放高精度预测。实验结果表明,所提方法在保证预测过程较高稳定性的同时,一定程度上提高了预测精度和预测效率。

基于最小二乘支持向量机的造纸工控网络高隐蔽性入侵检测

造纸工控网络的数据特征具有复杂性和多样性,对于高隐蔽性入侵行为,其特征可能被混杂在正常操作和噪声中,增加了检测的难度。为此,提出基于最小二乘支持向量机的造纸工控网络高隐蔽性入侵检测方法。首先,使用CEEMD算法对网络数据进行分解,得到一系列固有模态分量(IMF),利用排列熵对IMF分量进行分析,确定高噪声IMF分量;使用小波降噪对高噪声IMF分量展开抗干扰处理。然后,使用互信息特征选择方法对抗干扰处理后的入侵数据进行特征提取。最后,将提取到的入侵数据特征作为输入数据,通过最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立一个判别函数,该函数根据输入数据的特征值进行分类,并判断网络中是否存在高隐蔽性入侵行为。实验结果表明,所提方法最高入侵检测准确率达到0.98,Kappa统计量最大为0.99,表明所提方法的数据处理效果好、网络入侵检测精度高。

基于最小二乘支持向量机的农村土地利用空间优化配置方法及实例分析

因为农村各类用地数据具有样本小、非线性等特点,导致土地利用空间配置结果的适宜性较差,所以本文提出基于最小二乘支持向量机的农村土地利用空间优化配置方法。基于最小二乘支持向量机预测农村土地利用空间格局,得到各类用地面积数据,对各类用地进行满足经济效益与生态效益最大化的多目标函数的优化配置。实例结果表明,农村土地利用空间优化配置结果中各用地类型高度适宜区域的面积占比均超过75%,证实了设计方法的合理性。

增量式最小二乘法分类器与增量式支持向量机的对比

在处理大规模数据时,近似支持向量机及其增量式版本(ISVM)是一种比传统支持向量机更加简单而有效的分类器.但在处理高维数据时,由于ISVM通过计算矩阵的逆来更新模型参数,这使得其计算效果有待提高.针对上述问题,本文提出了基于最小二乘法的增量式方法.该增量式方法通过对矩阵运算的恒等推导,把矩阵求逆问题转变成了除法运算,得到了简单的模型参数更新公式,从而获得了和ISVM同样的预测精度,且在处理高维数据时运行效率更高.在合成数据及图像和生物数据上的试验表明该增量式方法优于ISVM方法.

一种高效的最小二乘支持向量机分类器剪枝算法

针对最小二乘支持向量机丧失稀疏性的问题,提出了一种高效的剪枝算法.为了避免解初始的线性代数方程组,采用了一种自下而上的策略.在训练的过程中,根据一些特定的剪枝条件,块增量学习和逆学习交替进行,一个小的支持向量集能够自动形成.使用此集合,可以构造最终的分类器.为了测试新算法的有效性,把它应用于5个UCI数据集.实验结果表明:使用新的剪枝算法,当增量块的大小等于2时,在几乎不损失精度的情况下,可以得到稀疏解.另外,和SMO算法相比,新算法的速度更快.新的算法不仅适用于最小二乘支持向量机分类器,也可向最小二乘支持向量回归机推广.

最小二乘支持向量机分类器的高稀疏化及应用

为减少训练完毕之后的最小二乘支持向量机的分类计算量,借鉴神经网络的快速剪枝策略,提出了一种新的稀疏化算法:HS-LSSVM。它在主成分分析基础上,筛选出样本子集作为支持向量,它们既包含较多核函数矩阵信息,又相互独立性强,具有较好的代表性。算法将其余个体的信息转移至支持向量上,在实现高度稀疏化的同时,良好地保持了LSSVM的分类性能,并能适用于多类问题。对多个分类问题的测试表明,HS-LSS-VM具有稀疏率高,分类性能强,且稀疏化速度较快等优点。

基于小波包分解与最小二乘支持向量机的用户侧净负荷预测

随着分布式可再生能源在用户侧逐步接入,电表监测得到的用户净负荷曲线形态相对于原有实际负荷曲线更加不稳定,因而极大降低了用户的净负荷预测精度。针对此问题,提出基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的用户侧净负荷预测方法,通过对用户净负荷时序数据作小波包分解,得到信号特征更为明显的高频分量与低频趋势部分,筛选剔除波动性大、噪声信号多的高频细节分量。同时考虑气象因素,利用最小二乘支持向量机对小样本非线性信号的训练效率高、泛化能力强的特点,采用其模型对其余包含更多有效负荷数据信息的低频分量分别进行预测重构,叠加得到最终的净负荷预测值。通过对可再生能源高度渗透的某地区用户实际净负荷数据进行实例分析,结果表明所提预测方法在此物理场景下相比于传统预测方法有更高的预测精度。

基于最优间隔分布的最小二乘支持向量机

支持向量机(support vector machine,SVM)通过结构风险最小化构建模型,模型简单易理解,但求解过程较复杂;而最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)求解的是一组线性方程组,其求解效率远高于SVM.然而,传统LSSVM忽略了样本点到超平面分布的影响.为了充分考虑数据的分布,本研究从LSSVM出发,加入最小化距离方差与最大化距离均值正则项,构建全新的LSSVM模型(LSSVM_rv和LSSVM_rm_rv模型).该模型的优势在于:依据数据的分布特征构建模型,分类效果更好;对偶问题仍是一组线性方程组,计算成本较小.大量的数值实验进一步验证上述模型的优越性,与传统SVM和LSSVM相比,在6个数据集上的分类准确率均有所提高,并且节省了大量的训练时间.

基于最优样本集在线模糊最小二乘支持向量机的飞行冲突网络态势预测

针对空中交通系统运行周期性和时变性的特点,结合复杂网络理论和模糊最小二乘支持向量机(LSSVM),提出一种基于最优样本集在线模糊最小二乘支持向量机(OTSOF-LSSVM)的飞行冲突网络态势预测方法。首先,基于三维的速度障碍法构建飞行冲突网络模型,并根据航空器的位置、航向和速度判断冲突;其次,分析飞行冲突网络拓扑指标的演化时间序列,得到与预测时刻在时间和距离上相关的样本组成最优样本集;最后,采用在线模糊LSSVM训练得到预测模型,并在模型更新过程中通过分块矩阵思想简化更新过程,提高算法效率。实验结果表明,所提方法能够快速、准确地预测空中态势,为管制员掌握空中交通的发展情况提供参考,并辅助进行冲突的预先调配。

基于改进灰狼算法与最小二乘支持向量机耦合的电力变压器故障诊断方法

电力变压器运行故障的准确诊断有利于提高变电设备状态检修和电网安全运行水平,为实现故障的准确分类,文章以油中溶解的5种典型气体作为故障诊断的特征量,提出一种基于改进灰狼算法与最小二乘支持向量机耦合的电力变压器故障诊断方法。该方法通过改进灰狼算法寻求最小二乘支持向量机中的最优惩罚系数C和核函数参数g,用以提高故障诊断的准确率。首先阐明最小二乘支持向量机和灰狼算法的改进点并将二者耦合,将其代入413组电力变压器的油中溶解气体检测数据来诊断故障类型,与其他诊断方法进行对比;其次研究惩罚系数C和核函数参数g对电力变压器故障类型识别准确率的影响规律;最后借助训练后的改进灰狼算法与最小二乘支持向量机耦合方法,通过两台不同电压等级的变压器故障实例分析,验证了故障诊断方法的有效性。研究结果表明:相较于单一使用最小二乘支持向量机和传统灰狼算法与最小二乘支持向量机耦合,改进灰狼算法与最小二乘支持向量机耦合方法对电力变压器故障诊断的准确率分别提高了14%和7%。此外,惩罚系数C和核函数参数g对电力变压器故障类型识别准确率的影响呈现非线性规律,凸显了通过智能算法找到最优解的便捷性、必要性、有效性。

基于最小二乘支持向量机的火电厂烟气含氧量预测模型优化研究

烟气含氧量是锅炉运行的重要监控参数,也是反映燃烧设备与锅炉运行完善程度的重要依据。根据运行工况快速、准确地测量烟气含氧量,对于优化锅炉燃烧过程具有重要指导意义。以某电站的1000 MW超超临界锅炉的运行数据为基础,选取影响烟气排放的31个因素,分别采用交叉验证(cross validation,CV)、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法、遗传算法(genetic algorithm,GA)寻找最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型的最佳参数,建立烟气含氧量预测模型。研究结果表明:相对于PSO-LSSVM和CV-LSSVM模型,GA-LSSVM预测模型对烟气含氧量具有更好的预测能力,具有预测精度高、泛化能力好、鲁棒性强等优点,拟合预测的相对误差、均方误差分别为0.54%、0.23%,泛化预测的相对误差、均方误差分别为1.66%、2.13%,能够比较准确地对火电厂锅炉烟气含氧量进行测量,为锅炉燃烧系统进一步的优化运行奠定了基础。

基于最小二乘法和支持向量机的海洋内孤立波传播速度反演模型

传播速度是内孤立波的重要参数之一,如何通过光学遥感图像准确快速地获得内孤立波速度是目前需要解决的重要科学问题.本文在实验室建立了模拟内孤立波光学遥感成像系统,开展了系列综合实验,获取实验数据库,并利用最小二乘法和支持向量机两种方法分别建立基于单景光学遥感图像的内孤立波速度反演模型.利用中国南海的MODIS图像和GF-4图像数据对速度反演模型进行精度检验.研究结果表明:最小二乘法内孤立波速度反演模型能够给出回归方程,物理意义更为直观,且在300—399 m水深范围精度更高,而支持向量机内孤立波速度反演模型在水深400—1200 m和83—299 m的范围内精度高.因此两种内孤立波速度反演模型各有优势,都可以应用于真实海洋中内孤立波速度的反演.

基于改进果蝇算法优化的最小二乘支持向量机动力锂电池荷电状态预测

荷电状态(SOC)是动力锂电池管理系统的重要参数,使用传统算法优化锂电池SOC预测模型参数,收敛性相对较差,容易陷入局部最优解。对此,采用改进果蝇算法(IFOA)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数进行优化,通过引入自适应松弛项来提高预测精度和收敛速度,获取全局最优解。选用磷酸锂电池为研究对象,测量其工作电压、工作电流和SOC,并将数据作为测试集,在MATLAB平台上建立基于IFOA优化的最小二乘支持向量机SOC预测模型。结果表明:IFOA优化的LSSVM动力锂电池SOC预测结果和实测结果吻合良好,平均绝对误差(MAPE)为1.02%,泛化能力强,预测精度相较果蝇算法最小二乘支持向量机(FOA LSSVM)和贝叶斯算法最小二乘支持向量机(BEF LSSVM)模型的精度更高。

基于多分类最小二乘支持向量机和改进粒子群优化算法的电力变压器故障诊断方法

为了提高故障诊断的准确率,提出了一种多分类最小二乘支持向量机(LS-SVM)和改进粒子群优化(PSO)相结合的电力变压器故障诊断方法。引入最小输出编码构造多个2分类LS-SVM,实现了变压器诊断的多类分类。利用PSO算法获得LS-SVM诊断模型的最优参数,并采用交叉验证原理来提高分类算法的整体泛化性能。实例分析结果表明,采用LS-SVM和PSO算法可以准确、有效地对变压器进行故障诊断;与传统的电力变压器故障诊断方法相比,该方法的诊断准确率更高。

基于最小二乘支持向量机算法的三维荧光光谱技术在中国白酒分类中的应用

为了对白酒的鉴别分类方法进行创新研究,文章对近百种白酒的荧光光谱进行了测定,并合成其三维荧光光谱图。经对比研究和反复仿真实验发现,通过所提取的白酒三维荧光光谱的3个特定参数,可以实现对白酒种类的准确分类。分类的准确率可达87%以上。为了证明所选参数对白酒分类的有效性,把最小二乘支持向量机应用到白酒的鉴别分类中,并通过计算机模拟进行验证。同时还应用经典支持向量机、概率神经网络对所提取的相同数据进行分类和仿真,并将其仿真结果与使用最小二乘支持向量机仿真的结果进行比较。结果发现,使用最小二乘支持向量机可以取得更为准确的分类结果。

最小二乘支持向量机多分类法的变压器故障诊断

为了提高变压器故障诊断正判率,提出了一种基于小样本的最小二乘支持向量机(LS-SVM)多分类电力变压器油中气体分析(DGA)法,即通过相关统计分析和数据的预处理,选择变压油中典型气体作为LS-SVM的输入,然后利用典型故障气体的体积分数在高维空间的分布特性诊断变压器故障类型。该法在小样本条件下可获得最优解,泛化能力很好,且没有传统支持向量机只能分两类的缺陷,很好地解决了变压器多种故障共存的实际情况。试验表明,该方法分类效果很好,可较好地解决变压器放电和过热共存时故障的难分辨问题,故障类型的正判率较高。